清潔制漿（麥草漿）新工藝中洗草水的混凝處理

張克賢 魏秀珍

（1.天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2.天津市慧珍科技有限公司）

清潔制漿（麥草漿）新工藝中洗草水的混凝處理

張克賢1魏秀珍2

（1.天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2.天津市慧珍科技有限公司）

混凝法處理清潔制漿（麥草漿）新工藝中能有效地降低洗草水的色度，處理后的洗草水能循環(huán)使用。采用有機(jī)和無機(jī)混凝劑分段處理新工藝效果良好，各項(xiàng)指標(biāo)滿足工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，工藝投資少，操作簡便，原料成本低，易于推廣。

混凝法 麥草漿 洗草水 色度 混凝劑

1 前言

植物纖維（麥草或稻草）投入疏解反應(yīng)罐進(jìn)行制漿之前，必須先進(jìn)行清洗除塵和除砂等。清洗過程中會(huì)產(chǎn)生30 t/h的廢水。為保護(hù)環(huán)境，節(jié)約用水，本項(xiàng)目洗草工藝中設(shè)計(jì)將洗草水循環(huán)利用5次。但多次利用之后的洗草廢水，化學(xué)需氧量（COD）為1500 mg/l，pH在7左右，顏色呈棕黃色，色度極高，不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)或回用，必須經(jīng)過處理才能排放或回用。

根據(jù)項(xiàng)目要求，循環(huán)利用或回用洗草水，重點(diǎn)是解決色度過高的問題，即分離去除洗草水中的富集發(fā)色物質(zhì)或破壞發(fā)色基團(tuán)。目前，廢水脫色領(lǐng)域，主要處理技術(shù)包括生物法、物理法以及化學(xué)法三類。

生物法的典型代表為膜生物反應(yīng)器（MBR）。采用此項(xiàng)技術(shù)可以脫除廢水的色度，達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但生物法受廢水的水質(zhì)水量變化影響很大，處理效果不穩(wěn)定，大多情況需要為微生物補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，前期設(shè)備投資比較大，所以，此項(xiàng)目不宜選用生物法。物理法的典型代表為反滲透。采用反滲透技術(shù)，脫色效果明顯，出水能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并且能連續(xù)化操作，機(jī)械化程度高，易于管理。但采用反滲透技術(shù)之前，需要大量的預(yù)處理，污染物容易造成膜污染，使膜失效，反滲透操作壓力高、能耗高、成本高，反滲透濃縮液的處理是最大的困難，濃縮液的污染物濃度很高，是更危險(xiǎn)的廢物。結(jié)合本項(xiàng)目主要承擔(dān)單位“山東經(jīng)緯環(huán)宇木纖維有限公司”的實(shí)際情況，采用反滲透技術(shù)也不太可能。化學(xué)法的典型代表為高級氧化法和混凝法。高級氧化法是利用強(qiáng)氧化劑（H2O2、O3、次氯酸鈣等）將廢水中的有機(jī)發(fā)色基團(tuán)氧化成小分子的碳?xì)浠衔锘蛲耆V化成CO2和H2O，可以達(dá)到脫色的目標(biāo)。但高級氧化法有很多不足，比如水中Cl-濃度較高，若用H2O2和O3化學(xué)氧化處理，極有可能在氧化有機(jī)物的同時(shí)，產(chǎn)生具有較大毒性的氯代有機(jī)物，非但不能徹底去除廢水中有機(jī)物污染，可能更大程度上加重對水體的污染。目前用高級氧化法脫色的研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段，其主要的問題是處理費(fèi)用太高；混凝法是化學(xué)法處理廢水中較實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的一種方法，常用的混凝劑有硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁和PAM等?；炷ㄍ顿Y少，設(shè)備要求低，原料易得，操作簡便，既可以自成獨(dú)立的處理系統(tǒng)，又可以與其它單元過程組合，作為廢水預(yù)處理、中間處理和最終處理過程，比較適合處理洗草水色度過高的問題。

本項(xiàng)目采用天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院和山東經(jīng)緯木纖維有限公司共同研制的復(fù)合混凝劑處理廢水和混凝技術(shù)的理論與工程實(shí)際，高效經(jīng)濟(jì)地處理洗草水的脫色問題。經(jīng)處理后的洗草水可循環(huán)使用，有效地解決了廢水利用問題。

2 試驗(yàn)部分

2.1 洗草水處理工藝

洗草水處理工藝如下：針對已測試和分析的洗草水，先加入一定量的無機(jī)混凝劑，經(jīng)靜態(tài)混合器混合到達(dá)均勻狀態(tài)，之后再加入優(yōu)選的HZ-12有機(jī)混凝劑，調(diào)整pH值后通過自然沉降進(jìn)行固液分離。其工藝流程如下：時(shí)為止的稀釋倍數(shù)。CJ/T3018.2-93

圖1 洗草水處理工藝流程圖

2.4.3 HZ-12有機(jī)混凝劑不同量色度變化情況

先分別加入0.1和0.2 kg/t的無機(jī)混凝劑，經(jīng)靜態(tài)混合器混合后到達(dá)均勻狀態(tài)，之后按0.001～0.015 kg/t加入配制好的HZ-12有機(jī)混凝劑最后自然沉降進(jìn)行固液分離。

2.2 洗草水脫色原理

通過礦物材料的表面吸附、離子交換以及助凝作用，利用了混凝劑的電荷中和及壓縮雙電層的能力、范德華力與氫鍵作用、有機(jī)分子鏈的架橋作用以及絮體的卷掃作用，能夠高效經(jīng)濟(jì)地去除洗草水的發(fā)色基團(tuán)，從而大幅降低廢水的色度，達(dá)到脫色目的。

2.3 無機(jī)混凝劑的選擇

選擇硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁和復(fù)配型無機(jī)混凝劑，在固定HZ-12有機(jī)混凝劑添加量條件下，測定處理前色度和處理后色度，計(jì)算色度去除率（%）。

表1 無機(jī)混凝劑的選擇

2.4 HZ-12有機(jī)混凝劑的選擇

2.4.1 洗草水的采集和保存

采集洗草水為循環(huán)利用5次后的洗草廢水。采集水樣的容器是硬質(zhì)玻璃瓶。采集的水樣應(yīng)均勻、有代表性以及不改變其理化特性。水樣量根據(jù)欲測項(xiàng)目采集1L即可滿足分析的需要。采樣方法，將容器浸入水中，使采樣瓶口位于水面下20～30cm，然后拉開瓶塞，使水進(jìn)入瓶中。4℃保存，24h內(nèi)測定。

2.4.2 色度測定方法

經(jīng)過澄清或離心后的滲瀝水試樣用蒸餾水稀釋，直至用眼觀察與蒸餾水相比較，剛好看不出顏色

表2 HZ-12有機(jī)混凝劑不同加入量色度變化（0.1 kg/t的無機(jī)混凝劑）

表3 HZ-12有機(jī)混凝劑不同加入量色度變化（0.2 kg/t的無機(jī)混凝劑）

2.4.4 混凝劑的配方篩選

混凝劑配方的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

復(fù)合混凝劑由無機(jī)混凝劑和HZ-12有機(jī)混凝劑經(jīng)調(diào)pH值后沉降一定時(shí)間后測定處理后洗草水的白度，它們是影響質(zhì)量的主要因素，所以采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)需對無機(jī)混凝劑、HZ-12有機(jī)混凝劑和pH值進(jìn)行優(yōu)選。設(shè)計(jì)了三因素三水平實(shí)驗(yàn)列出了正交試驗(yàn)因素水平表、實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每一配方考核指標(biāo)為處理后洗草水的色度為試驗(yàn)結(jié)果 （稀釋倍數(shù)法）。

表4 正交試驗(yàn)因素水平表

表5 L9(33)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表五可見混凝劑配方的最優(yōu)方案為A2 B3 C1，各組分比例為：

2.4.5 處理后的洗草水技術(shù)指標(biāo)

通過優(yōu)選無機(jī)混凝劑和HZ-12有機(jī)混凝劑 以及調(diào)整pH值，沉降處理后，洗草水完全可以循環(huán)使用以及排放，其化學(xué)需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD）、pH值、色度、懸浮物、總氮和總磷指標(biāo)滿足制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)限定值 測定值pH 值 6～9 7色度（稀釋倍數(shù)法） 80 50懸浮物（mg/L） 70 60化學(xué)需氧量（COD，mg/L） 200 180 5 日生化需氧量（BOD，mg/L） 50 40總氮（mg/L） 18 11總磷（mg/L） 1.0 0.2

3 結(jié)論

3.1 本課題采用天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院和山東經(jīng)緯木纖維有限公司共同研制的復(fù)合混凝劑處理廢水，有效地處理洗草水的脫色問題。能夠達(dá)到洗草水循環(huán)利用或回用的要求。

3.2 本工藝投資少，操作簡便，原料成本低，充分發(fā)揮了礦物材料的表面吸附、離子交換以及助凝作用，利用了混凝劑的電荷中和及壓縮雙電層的能力、范德華力與氫鍵作用、有機(jī)分子鏈的架橋作用以及絮體的卷掃作用，能夠高效經(jīng)濟(jì)地去除洗草水的發(fā)色基團(tuán)，從而大幅降低廢水的色度。

3.3 本洗草水的混凝處理工藝與生物法（膜生物反應(yīng)器）和物理法（反滲透技術(shù)）相比較設(shè)備投資比較少，不需要大量的預(yù)處理，能耗低，成本低。不產(chǎn)生具有較大毒性的氯代有機(jī)物，不存在對水體的二次污染問題。

3.4 本工藝采用的材料，成本為0.735～1.000元/噸。膜技術(shù)采用的材料，成本為7～8元/噸。經(jīng)濟(jì)效益明顯，易于推廣。近年來我國廢水、污水排放量以每年18億噸的速度增加，全國工業(yè)廢水和生活污水每天的排放量近1.64億噸，其中約80%未經(jīng)處理直接排入水域。我國環(huán)保水處理方面，各行各業(yè)有必要都要做到滿足工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。本工藝處理的洗草水完全能夠循環(huán)利用或回用，既節(jié)約了水資源又為企業(yè)增加了效益。目前非木漿造紙?jiān)谖覈休^大市場正在迅速發(fā)展，該技術(shù)能有效解決非木漿工藝中前處理洗滌廢水的有效利用，具有巨大的社會(huì)效益。

[1]王振平,楊厚玲.微生物處理法在有機(jī)廢物處理中的應(yīng)用[J].濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（04）：44-46

[2]楊立新.生物法在我國輕工業(yè)有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用與進(jìn)展[J]，鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，（04）：251-256

[3]王振宇.膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用前景 [J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2005,(02)：21-23

2011－10－18

譯 文